Artigo

Aspectos de Subestações Elétricas Elevadoras em Sistemas de Geração

Conheça detalhes sobre o funcionamento de uma subestação elevadora em um sistema de geração, e as formas como ela por ser conectada à concessionária.

Óleo & Gás

De equipamentos a projetos em uma das indústrias mais essenciais

Dados do Projeto

As plantas de geração, cada vez mais comuns em função do crescimento da energia solar fotovoltaica, são compostas pelos sistemas elétricos de baixa, média e alta tensão.

Enquanto o setor de baixa tensão compreende o campo onde a energia é gerada através dos módulos de potência, o setor de média tensão engloba os equipamentos que vão desde o centro de transformação interno até o transformador elevador para alta tensão. O setor de alta tensão, por sua vez, engloba o transformador e a subestação elevadora (SE) de uso particular da planta.

Nesse artigo vamos abordar em detalhe a subestação elevadora: seu funcionamento, aspectos técnicos e as formas como pode ser feita sua conexão à concessionária.

 

As funções de uma Subestação Elevadora

Uma subestação elétrica elevadora tem como função primária garantir o envio de energia de qualidade ao sistema supridor de maneira instantânea. Para isso, ela deve atendera requisitos de confiabilidade, disponibilidade, flexibilidade, segurança, operacionalidade, suportabilidade a efeitos sistêmicos e rapidez para restabelecer o fornecimento.

Além disso, a subestação deve ainda atender às seguintes finalidades:

  • Coletar a energia gerada na instalação interna;
  • Medir tanto a energia produzida por cada unidade geradora quanto a gerada por todas as unidades em conjunto;
  • Monitorar as grandezas elétricas visando medição, controle, supervisão e proteção.
  • Elevar a tensão para permitir a transferência da energia gerada para o sistema elétrico da concessionária através de linhas de transmissão de média, alta ou extra alta tensão.

Como há necessidade de instalar subestações nos mais diversos ambientes, o mercado desenvolveu soluções que permitem que isso possa ser feito em ambiente urbano ou rural, enclausurado ou ao ar livre e ainda em grandes altitudes, dentre muitas outras possibilidades.

O pátio de média tensão

As subestações elevadoras tem setores de média tensão cuja construção pode se dar de diversas formas: pode ser tanto ao tempo quanto abrigada, nesse caso podendo ser feita por eletrocentros, construções de alvenaria ou ainda por uma combinação destas.

 

O pátio de alta tensão

As subestações elevadoras têm também um pátio de alta tensão que, no geral, podem ir de 69 a 138 kV, para potências da ordem de 30 a 150MW. Há casos, no entanto, em que as tensões podem ser mais elevadas e ir de 230 kV até500KV em função de geração, no caso, por exemplo, para potências superiores a 150MW.

Um fator relevante a ser considerado é a isolação dos equipamentos, que podem ser isolados a ar, blindados ou híbridos. A isolação é determinante na área utilizada e consequentemente no custo total da instalação, devendo por isso ser pensada com cuidado. Há, inclusive, a possibilidade de aplicar equipamentos com tipos de isolação diferentes na mesma subestação.

Um aspecto que muda com a classe de distribuição é a topologia: SEs de69 a 138 kV, por exemplo, têm uma topologia mais simples, devendo atender aos requisitos da distribuidora acessada. Nesses casos, a topologia em barra simples acaba sendo a mais usual. Já para a SEs elevadoras  acima de 230 kV a topologia deverá atender requisitos de procedimentos de rede do ONS. Nesses casos não são aceitos arranjos simples, e a topologia pode ir de barra dupla até disjuntor e meio.

 

Outros aspectos

A operação de todo este sistema, que deve atender  funções de controle, proteção, supervisão e medição, prevê um sistema de automação em rede de alta velocidade padrão IEC61850. Esses sistemas demandam especialistas para sua concepção, manutenção eoperação, e necessitam de equipamentos específicos como relés, CLPs, Switchs, GPSs, servidores, medidores, sistemas supervisórios, fibra óptica ou ainda outros dependendo do caso. Toda esta estrutura envolve equipamentos de alta, média e baixa tensão, além de artefatos de automação e sistemas auxiliares como baterias e No-Breaks.

Conexão à concessionária

Em relação as formas de conexão a uma concessionária, existem, basicamente, duas configurações:

  • Conexão Radial: construção de linha de alta tensão (denominada de interesse restrito) somada a um bay de uma subestação de concessionária (transmissora ou distribuidora), sendo que o bay deve seguir os padrões da concessionária, o que envolve equipamentos e sistemas de proteção e telecomunicações;
  • Conexão através de seccionamento: construção de uma subestação de seccionamento para uma linha de alta tensão, a ser transferida para a concessionária proprietária da linha e seguindo os padrões desta, com todos os custos bancados pelo investidor.

 

Além do atendimento as exigências regulatórias dos concessionarias, há diversos fatores adicionais relacionados à conexão, tais como:

  • Liberações ambientais;
  • Aquisições de terrenos ou direito de passagem para as linhas;
  • Atendimento às exigências regulatórias das concessionarias;
  • Mapeamento dos SMFs (Sistema de Medição de Faturamento);
  • Topologia da subestação atendendo as exigências das concessionárias;
  • Sistemas de controle, proteção, supervisão e medição
  • Sistema de automação em rede de alta velocidade padrão IEC 61850,  DNP3 ou outros

Contexto e Desafios

Conclusão

Uma série de exigências devem ser observadas a fim de obter aprovação para interligar ao sistema de geração, sendo o ponto de conexão decisivo para avaliar quais requisitos devem ser atendidos na concepção da SE elevadora.

O projeto da subestação elétrica de conexão deve atender às exigências técnicas da concessionária, bem como as definidas nos módulos dos Procedimentos de Rede e PRODIST quanto aos aspectos de topologia da subestação, requisitos para equipamentos, sistema de medição, sistemas de proteção, controle, supervisão e telecomunicações.

Com o devido cuidado e a assessoria de bons profissionais, no entanto, um sistema de geração pode propiciar economia considerável a uma indústria, além de ser uma escolha mais sustentável, o que denota responsabilidade com o futuro do planeta e de todos nós.

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Aspectos de Subestações Elétricas Elevadoras em Sistemas de Geração

Conheça detalhes sobre o funcionamento de uma subestação elevadora em um sistema de geração, e as formas como ela por ser conectada à concessionária.

November 23, 2021

publicado por

Engenheiro Eletricista

José Geraldo Ramiro Júnior

As plantas de geração, cada vez mais comuns em função do crescimento da energia solar fotovoltaica, são compostas pelos sistemas elétricos de baixa, média e alta tensão.

Enquanto o setor de baixa tensão compreende o campo onde a energia é gerada através dos módulos de potência, o setor de média tensão engloba os equipamentos que vão desde o centro de transformação interno até o transformador elevador para alta tensão. O setor de alta tensão, por sua vez, engloba o transformador e a subestação elevadora (SE) de uso particular da planta.

Nesse artigo vamos abordar em detalhe a subestação elevadora: seu funcionamento, aspectos técnicos e as formas como pode ser feita sua conexão à concessionária.

 

As funções de uma Subestação Elevadora

Uma subestação elétrica elevadora tem como função primária garantir o envio de energia de qualidade ao sistema supridor de maneira instantânea. Para isso, ela deve atendera requisitos de confiabilidade, disponibilidade, flexibilidade, segurança, operacionalidade, suportabilidade a efeitos sistêmicos e rapidez para restabelecer o fornecimento.

Além disso, a subestação deve ainda atender às seguintes finalidades:

  • Coletar a energia gerada na instalação interna;
  • Medir tanto a energia produzida por cada unidade geradora quanto a gerada por todas as unidades em conjunto;
  • Monitorar as grandezas elétricas visando medição, controle, supervisão e proteção.
  • Elevar a tensão para permitir a transferência da energia gerada para o sistema elétrico da concessionária através de linhas de transmissão de média, alta ou extra alta tensão.

Como há necessidade de instalar subestações nos mais diversos ambientes, o mercado desenvolveu soluções que permitem que isso possa ser feito em ambiente urbano ou rural, enclausurado ou ao ar livre e ainda em grandes altitudes, dentre muitas outras possibilidades.

O pátio de média tensão

As subestações elevadoras tem setores de média tensão cuja construção pode se dar de diversas formas: pode ser tanto ao tempo quanto abrigada, nesse caso podendo ser feita por eletrocentros, construções de alvenaria ou ainda por uma combinação destas.

 

O pátio de alta tensão

As subestações elevadoras têm também um pátio de alta tensão que, no geral, podem ir de 69 a 138 kV, para potências da ordem de 30 a 150MW. Há casos, no entanto, em que as tensões podem ser mais elevadas e ir de 230 kV até500KV em função de geração, no caso, por exemplo, para potências superiores a 150MW.

Um fator relevante a ser considerado é a isolação dos equipamentos, que podem ser isolados a ar, blindados ou híbridos. A isolação é determinante na área utilizada e consequentemente no custo total da instalação, devendo por isso ser pensada com cuidado. Há, inclusive, a possibilidade de aplicar equipamentos com tipos de isolação diferentes na mesma subestação.

Um aspecto que muda com a classe de distribuição é a topologia: SEs de69 a 138 kV, por exemplo, têm uma topologia mais simples, devendo atender aos requisitos da distribuidora acessada. Nesses casos, a topologia em barra simples acaba sendo a mais usual. Já para a SEs elevadoras  acima de 230 kV a topologia deverá atender requisitos de procedimentos de rede do ONS. Nesses casos não são aceitos arranjos simples, e a topologia pode ir de barra dupla até disjuntor e meio.

 

Outros aspectos

A operação de todo este sistema, que deve atender  funções de controle, proteção, supervisão e medição, prevê um sistema de automação em rede de alta velocidade padrão IEC61850. Esses sistemas demandam especialistas para sua concepção, manutenção eoperação, e necessitam de equipamentos específicos como relés, CLPs, Switchs, GPSs, servidores, medidores, sistemas supervisórios, fibra óptica ou ainda outros dependendo do caso. Toda esta estrutura envolve equipamentos de alta, média e baixa tensão, além de artefatos de automação e sistemas auxiliares como baterias e No-Breaks.

Conexão à concessionária

Em relação as formas de conexão a uma concessionária, existem, basicamente, duas configurações:

  • Conexão Radial: construção de linha de alta tensão (denominada de interesse restrito) somada a um bay de uma subestação de concessionária (transmissora ou distribuidora), sendo que o bay deve seguir os padrões da concessionária, o que envolve equipamentos e sistemas de proteção e telecomunicações;
  • Conexão através de seccionamento: construção de uma subestação de seccionamento para uma linha de alta tensão, a ser transferida para a concessionária proprietária da linha e seguindo os padrões desta, com todos os custos bancados pelo investidor.

 

Além do atendimento as exigências regulatórias dos concessionarias, há diversos fatores adicionais relacionados à conexão, tais como:

  • Liberações ambientais;
  • Aquisições de terrenos ou direito de passagem para as linhas;
  • Atendimento às exigências regulatórias das concessionarias;
  • Mapeamento dos SMFs (Sistema de Medição de Faturamento);
  • Topologia da subestação atendendo as exigências das concessionárias;
  • Sistemas de controle, proteção, supervisão e medição
  • Sistema de automação em rede de alta velocidade padrão IEC 61850,  DNP3 ou outros

Conclusão

Uma série de exigências devem ser observadas a fim de obter aprovação para interligar ao sistema de geração, sendo o ponto de conexão decisivo para avaliar quais requisitos devem ser atendidos na concepção da SE elevadora.

O projeto da subestação elétrica de conexão deve atender às exigências técnicas da concessionária, bem como as definidas nos módulos dos Procedimentos de Rede e PRODIST quanto aos aspectos de topologia da subestação, requisitos para equipamentos, sistema de medição, sistemas de proteção, controle, supervisão e telecomunicações.

Com o devido cuidado e a assessoria de bons profissionais, no entanto, um sistema de geração pode propiciar economia considerável a uma indústria, além de ser uma escolha mais sustentável, o que denota responsabilidade com o futuro do planeta e de todos nós.

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